有限长带电直导线的电荷不可能均匀分布

本文特别讨论了有限长带电直导线的电荷分布问题, 用简单的方法证明若有限长带电直导线电荷均匀 分布, 则带电直导线上的电势逐点变化, 不符合导体静电平衡时为等势体的特征, 因而证明有限长带电直导线的电 荷不可能均匀分布     

带电导体系的电场能量

为清晰、透彻地理解静电学中涉及的各种能量的基本概念,本文从场的观点和电荷的观点分析讨论了该问题,并选择了几个熟悉的例子来说明本文认识的合理性.依照场的观点,真空中两个体积足够小的电荷的静电场能量密度为:1/2ε0E21+1/2ε0E22+ε0E1·E2.其中,1/2ε0E21和1/2ε0E22分别为两个电荷单独存在时的电场能量密度,而交叉项ε0E1·E2则为两个电荷电场的相互作用能量密度;它们的空间积分分别为两个电荷单独存在时的静电场能量和两个电荷电场之间的相互作用能量.而从电荷观点出发,此3个静电场的能量分别为两个电荷的固有能和彼此之间的静电相互作用势能.推广到有限体积的孤立带电导体以及带电导体系的情形,可知孤立带电导体的固有能就是其上所有无限小电荷元间的相互作用势能之和,而带电导体系的电场能也就是体系所包含的所有电荷元间的相互作用势能的总和.     

关于静电体系总能和相互作用能的几点讨论

在阐明静电体系总能和相互作用能的基础上,利用电动力学中得到的静电体系总有量公式W总＝1／2∫ρdV,在电荷体分布的情况下,当电荷分割为n个体电荷元时,可以严格证明：limW互＝W总。     

与象电荷有关的能量和互作用力问题

指出与象电荷有关的系统的互能、互作用力和真实电荷系统的互能、互作用力分别相等,自能、有一般分别不等。     

关于静电场中的自能与相互作用能

本文在阐明自能与相互作用能概念的基础上，讨论了两者的联系和区别，并指出带电体的自能和带电体之间的相互作用能是指组成带电体系后，各带电体所处的那个状态所具有的能量。     

施感电荷与感应电荷之间相互作用能的计算及应用

导出了将一个原来不带电的导体移到一组固定电荷的电场中时,施感电荷与导体上的感应电荷之间的相互作用能公式,并把所得的公式应用到电象法中,得到了一些有价值的结果．     

带电绳子在电荷体系下的平衡位形

推导了均匀带电绳子在固定电荷体系下受力平衡的微分方程,数值求解这个方程,计算发现不同参数下的绳子位形呈现凸曲线、花生状和多叶扭结曲线.     

均匀带电椭球的静电自能——“‘带电厚椭球壳空腔内的电场’一文的补充”续

计算一般形状的均匀带电椭球的静电自能,该椭球是由非导体构成的.方法是把该椭球分割成无限多个与其共轴的、等偏心率的薄椭球壳,通过考虑各个薄椭球壳的自能和它们之间的相互作用能,导出均匀带电椭球的静电自能公式.     

电荷投影法在研究无限长导体薄板电荷分布规律中的应用

利用无限长均匀带电圆柱面的电荷分布规律和无限长带电直线的场强公式,采用电荷投影法推导了有限宽无限长带电导体的面电荷分布规律.根据电势叠加原理推导了电势积分式,利用场强与电势之间的关系推导了电场强度两个分量的积分式.将公式无量纲化,通过数值积分计算了电势和场强的分量之值.通过作图,显示了有限宽无限长带电导体薄板的电势和场强,画出了二维等势线和电场线,充分显示了场强的分布规律.     

应用矩量法研究有限长带电直导线的电荷分布

文章采用矩量法数值计算有限长带电直导线的电荷密度分布.结果表明,带电直导线的电荷密度分布不均匀,导线两端电荷密度大,中间电荷密度小,正电荷密度呈"∪"分布,负电荷密度呈"∩"分布,计算结果较为精确并具有良好的收敛性.     

均匀异号电荷等大共轴圆板轴线上电场均匀性研究

重新推导了均匀带电圆形薄板在轴线上的电势和电场强度公式,建立了均匀带等量异号电荷共轴圆板在轴线上的电势和场强公式.研究表明:均匀带等量异号电荷共轴圆板在轴线中心的场强最小,两板内表面的场强最大.引入均匀系数的概念,说明了两板之间的轴线上形成匀强电场的条件.     

长直带电导体柱的电场及其电荷面密度

通过保角变换法及其变换关系,求解长直带电导体柱的电场分及电荷面密度,利用数学软件MATLAB对其场分布进行数值模拟,并绘制出电荷面密度的分布曲线.     

计算机分子模拟中静电相互作用能的计算及参数优化

将电荷间的库仑作用能分解为实空间作用能、倒空间作用能和自能三部分 ,用静电学原理和傅立叶变换方法推导了三种能量的计算公式 ,得到了与Ewald求和公式一致的结果 .研究结果成功地应用于电中性离子体系的蒙特卡罗计算机分子模拟 ,讨论了实空间截断距离、收敛参数、波矢数量对模拟时间和计算精度的影响 ,得到了相应的优化参数 .     

关于均匀带电球面上电场强度的求解

由于均匀带电球面上的电场强度无法用高斯定理求出,现行大部分大学物理基础教材在讨论均匀带电球面产生的场强分布时,只用高斯定理求出了该带电系统内外空间电场的分布,并没有给出球面上场强的计算方法,只是指出在球面上场强值不连续.文章利用叠加原理和电容器能量的变化两种方法分别导出了均匀带电球面上任一点的场强值,验证了均匀带电球面的场强是不连续的,两种方法思路截然不同,但得到的结果完全相同,该结果使得高斯定理求出的均匀带电球面在空间电场分布的结论更加完整.     

表面等离极化激元对电荷输运影响的自洽场理论研究

采用自洽场方法获得体系电荷密度分布，根据激子理论分析体系电荷密度矩阵，推导出表面等离极化激元（SPP）的频谱分布，并在原子轨道函数基上构造电流输运的矩阵等式，然后采用SPP频谱规范电流输运矩阵得到电流输运多项式的表达形式.进而提出因SPP影响电流输运而导致负阻现象的物理图像. 关键词： 电荷输运 表面等离极化激元 电荷密度     

有限长带电导体直线的电荷分布

通过3种方式给出有限长带电导体直线的电荷密度分布,结果表明电荷分布并不均匀.     

同种电荷能相互吸引吗?

许多生物大分子 (如DNA等 )常常会出现一些违反物理学中基本规律的现象 ,例如它们虽然具有相同符号的电荷 ,但却能相互吸引并在水中聚集成团 ,称为丛生现象 .科学家们认为这种丛生现象的产生一定是由于某些溶于水中的离子或带电小分子抵消了大分子的电荷所形成的 ,但却不能破解其中的机理与细节 .最近美国Illinois大学的生物物理学家G .Wong和他的同事们对这个问题开展了研究 ,他们对同种电荷相互吸引进行了一些简单的实验后发现 ,想使同种电荷发生相互吸引必需要在离子大小的范围内才有可能 .在许多年以前 ,生化学家们早就发现要使带电…     

S-C映射法求线电荷与接地平板系统的电势

若无限长均匀带电直导线(线电荷)与接地平板系统的电场是二维静电场,当求解区域可视为为多边形时,则可应用S-C映射法和电像法为统一模型,求解出线电荷在求解区域所激发的电势。     

电荷束团横向非均匀密度分布引起的发射度增长

直线加速器中电荷束团的非线性效应是导致束流发射度增长的一个重要原因。本文给出了直线加速器中几种常见的横向非均匀电荷密度分布的有限长空间电荷束团所具有的非线性自场能,得到了由束团非均匀电荷密度分布引起的发射度增长。     

带电细圆环与导体球壳系统的场分布

先依电象法,推导均匀带电圆环在金属导体球壳内的"象电荷";再在球坐标系下,根据电场强度的计算公式与Tay-lor展开式,计算出均匀带电细圆环在全空间的电场分布的级数形式解;进而结合唯一性定理和电场的叠加原理,获得带电细圆环与导体球壳系统的空间场分布.